JP2018107213A

JP2018107213A - 金属箔テープ

Info

Publication number: JP2018107213A
Application number: JP2016249889A
Authority: JP
Inventors: 俊之金子; Toshiyuki Kaneko
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JP6865030B2

Abstract

【課題】低周波のノイズだけでなく高周波のノイズについても、漏洩および侵入を効率よく抑制することができ、安定なノイズ対策を行うことができる金属箔テープを提供する。【解決手段】金属箔テープ１は、ＥＢＧ構造領域２１と非ＥＢＧ構造領域２２とを含む金属箔２と、金属箔２の少なくとも一方の表面に形成された絶縁層３とを含み、絶縁層３がＥＢＧ構造領域２１に形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、ノイズ対策用の金属箔テープに関する。

従来、電子機器などの装置において、マザーボードまたはシステムで発生した放射ノイズを筐体の外部に漏れないようにするために、筐体の壁面に金属または磁性体を塗布している。筐体の壁面に金属または磁性体を塗布することによって、外部から筐体内部に侵入する電磁波などのノイズも抑制している。さらに、筐体の継ぎ目、ネジ穴などを介したノイズの漏洩および侵入は、例えば、銅箔テープのような金属箔テープ、特許文献１に記載のようなノイズ抑制テープなどを、筐体の継ぎ目、ネジ穴などに貼り付けて対策している。

国際公開第２０１１／０７０７３６号

本開示の金属箔テープは、ＥＢＧ構造領域と非ＥＢＧ構造領域とを含む金属箔と、金属箔の少なくとも一方の表面に形成された絶縁層とを含み、絶縁層がＥＢＧ構造領域に形成されている。

本開示のノイズ抑制方法は、金属箔テープを、印刷配線板の電源プレーンに電気的に接続するように貼り付け、金属箔テープが、ＥＢＧ構造領域と非ＥＢＧ構造領域とを含む金属箔と、金属箔の少なくとも一方の表面に形成された絶縁層とを含み、絶縁層がＥＢＧ構造領域に形成されており、金属箔の非ＥＢＧ構造領域と印刷配線板の電源プレーンとが電気的に接続している。

図１（Ａ）は本開示の一実施形態に係る金属箔テープを示す説明図であり、図１（Ｂ）は本開示の一実施形態に係る金属箔テープの部分拡大図であり、図１（Ｃ）は金属箔テープを上面から見た図であり、金属箔に加工されたＥＢＧ構造領域を示す説明図である。図２は、図１（Ｃ）に示すＥＢＧ構造領域を構成しているＥＢＧ単位セルに含まれる共振回路部分の等価回路である。図３は、金属箔テープを上面から見た図であり、金属箔に加工されたＥＢＧ構造領域の他の実施形態を示す説明図である。図４は、図３に示すＥＢＧ構造領域を構成しているＥＢＧ単位セルに含まれる共振回路部分の等価回路である。

従来の金属箔テープを用いてノイズ対策を行う場合、周波数によって効果に差があり、あらゆる周波数に対して一定の効果が発揮されるとは限らない。例えば、銅箔テープを用いると、金属（銅）部分に電流を流すことによって、低周波のノイズに対しては効果が発揮される。しかし、銅箔テープはベタ形状を有しているため、高周波のノイズ対策を行う際には、高周波ノイズの発生部分にシールドとして貼り付ける必要がある。しかし、ノイズの発生部分を特定することは困難である。ノイズ発生部分を特定せず無作為に銅箔テープを貼り付けると、貼り付けた長さに応じてインダクタンス（Ｌ）およびキャパシタンス（Ｃ）が発生する。その結果、ＬＣの反共振によって銅箔テープが共振器として作用するため、ノイズが増幅して逆効果になる場合がある。

特許文献１に記載のノイズ抑制テープは、電磁バンドギャップ（Electromagnetic band gap:ＥＢＧ）構造が形成されている。しかし、特許文献１に記載のノイズ抑制テープは、誘電体層で形成された基板の両面に、銅によって上下非対称のＥＢＧ構造が形成されている。そのため、接着面と接着面の反対面との残銅率が異なり、接着面より反対面の残銅率が高い。２層以上の配線構造の場合、残銅率が高い層ほど収縮が大きくなる。そのため、特許文献１のノイズ抑制テープは、接着面より反対面が収縮しやすくなり、貼り付けたテープを剥がす方向に反りやすくなる。

さらに、これら従来のテープは、ノイズを遮蔽する障壁として作用しているだけである。そのため、従来のテープは、装置で発生する放射ノイズ自体を抑制することはできない。

本開示の金属箔テープは、金属箔自体の一部をＥＢＧ構造に加工している。そのため、本開示の金属箔テープは、低周波のノイズだけでなく高周波のノイズについても、漏洩および侵入を効率よく抑制することができる。本開示の金属箔テープは、配線構造を１層のみの金属箔で構成し、上下面の残銅率の問題がないため剥がれにくい。したがって、安定なノイズ対策を行うことができる。さらに、本開示の金属箔テープは、非ＥＢＧ構造領域と電源プレーンとを電気的に接続することができる。そのため、装置で発生するノイズの発生自体を抑制することができる。

本開示のノイズ抑制方法は、金属箔自体の一部をＥＢＧ構造に加工したテープを貼り付ける。そのため、低周波のノイズだけでなく高周波のノイズについても、漏洩および侵入を効率よく抑制することができる。さらに、本開示のノイズ抑制方法は、金属箔の非ＥＢＧ構造領域と印刷配線板の電源プレーンとを電気的に接続する。そのため、装置で発生するノイズの発生自体を抑制することができる。

図１（Ａ）に示す本開示の一実施形態に係る金属箔テープ１は、図１（Ｂ）に示すように、金属箔２と絶縁層３とを含む。金属箔２は特に限定されず、例えば銅箔、錫箔、アルミニウム箔などが挙げられる。金属箔２の厚みおよび幅は特に限定されず、金属箔テープを貼り付ける対象物の大きさなどに応じて、適宜設定される。

図１（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、金属箔２はＥＢＧ構造領域２１および非ＥＢＧ構造領域２２を含む。具体的には、金属箔２に複数のＥＢＧ単位セル２１１の加工を施すことによって、ＥＢＧ構造領域２１が形成され、ＥＢＧ単位セル２１１の加工が施されずベタ状の金属箔部分が非ＥＢＧ構造領域２２である。ＥＢＧ構造領域２１と非ＥＢＧ構造領域２２とは、交互に等間隔で配置されている。

ＥＢＧ単位セル２１１は特に限定されず、単層構造を有するＥＢＧ単位セルが採用される。図１（Ｃ）では、櫛形電極のＥＢＧ単位セル（ＩＤＥ−ＥＢＧ単位セル）が採用されている。ＩＤＥ−ＥＢＧ単位セルは単層構造であり、残銅率が約５０％である。そのため、熱膨張の際に面内のバランスがとれ、１ヶ所に熱応力がかかりにくい。その結果、反り、断線、クラックなどが発生しにくい。仮に、１つのパターンに熱応力による断線が発生したとしても、多くの櫛形電極によって形成されているため、全体への影響が小さい。

ＥＢＧ単位セル２１１として採用されているＩＤＥ−ＥＢＧ単位セルは、二次元櫛形電極のＥＢＧ単位セル（二次元ＩＤＥ−ＥＢＧ単位セル）である。ＥＢＧ単位セル２１１は、ブランチ２１ａおよび細線電極２１ｂを含む。ブランチ２１ａは、ＥＢＧ単位セル２１１の中央部で交差するように十字状に形成されたブランチと対角線状に形成されたブランチとを含む。細線電極２１ｂは、対角線状に形成されたブランチ２１ａを起点として、十字状に形成されたブランチ２１ａと平行に形成されている。細線電極２１ｂは、隣接するＥＢＧ単位セル２１１の細線電極２１ｂと交互に配置されるように形成されている。

ブランチ２１ａの幅は、供給する電流値に応じて適宜決定され、例えば電流値１Ａで０．３４ｍｍ、３Ａで１ｍｍ程度である。細線電極２１ｂの配線幅は、例えば５０〜２００μｍ程度であり、細線電極２１ｂ間の間隙幅も、例えば５０〜２００程度である。ブランチ２１ａおよび細線電極２１ｂは導体で形成されており、導体としては、例えば銅、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。加工性およびコストの観点から、一般的に銅で形成される。

図２は、図１（Ｃ）に示す二次元ＩＤＥ−ＥＢＧ単位セルに含まれる共振回路部分の等価回路を示している。図２において、各記号は以下のとおりである。Ｃ_EBG-TAPEおよびＬ_EBG-TAPEによって、対策したいノイズの周波数が決定される。
Ｃ_EBG-TAPE：金属銅箔テープとテープを貼りつけるシステムグランドとの容量
Ｃ_SYSTEM：金属銅箔テープとテープを貼りつけるシステムグランドとの容量
Ｌ_EBG-TAPE：２次元ＩＤＥ−ＥＢＧ構造自体のインダクタンス
Ｌ_GND：システムグランド自体が持っている寄生インダクタンス
Ｌ_VDD：システム電源が持っている寄生インダクタンス
Ｒ_SYSTEM-TAPE：金属銅箔テープをシステムグランドへ張り付けた箇所の接触抵抗
Ｒ_GND：システムグランド自体が持っている寄生抵抗
Ｒ_VDD：システム電源が持っている寄生抵抗

非ＥＢＧ構造領域２２は、金属箔テープ１を所望の長さに切断する際の切断部分となる。さらに、非ＥＢＧ構造領域２２は、例えば印刷配線板に貼り付ける場合、印刷配線板の電源プレーンと電気的に接続される。そのため、電気的に接続する方法の１つとして、金属箔２の一方の表面において非ＥＢＧ構造領域２２に対応する部分に、導電性接着層が形成されていてもよい。すなわち、金属箔２の一方の表面に絶縁層３および導電性接着層が交互に形成されていてもよい。

絶縁層３は、図１（Ｂ）に示すように、金属箔２の一方の表面においてＥＢＧ構造領域２１に対応する部分に形成されている。絶縁層３は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などの絶縁性を有する樹脂で形成されている。絶縁層３の厚みは特に限定されず、金属箔２の幅や厚みなどに応じて、適宜設定される。絶縁層３は、例えば、アクリル系粘着剤、エポキシ系粘着剤などの絶縁性粘着剤で形成されていてもよい。

次に、ＥＢＧ構造領域の変形例を説明する。図３に示す金属箔テープ１’は、ＥＢＧ構造領域２１’がオープンスタブ型ＥＢＧ構造を有している。すなわち、金属箔２に、オープンスタブ型のＥＢＧ単位セルの加工が施され、オープンスタブ型ＥＢＧ構造のＥＢＧ構造領域２１’と非ＥＢＧ構造領域２２’とが交互に等間隔で配置されている。

オープンスタブ型のＥＢＧ単位セルは単層構造であり、残銅率が約５０％である。そのため、熱膨張の際に面内のバランスがとれ、１ヶ所に熱応力がかかりにくい。その結果、反り、断線、クラックなどが発生しにくい。仮に、１つのパターンに熱応力による断線が発生したとしても、多くのオープンスタブによって形成されているため、全体への影響が小さい。

図４は、図３に示すオープンスタブ型のＥＢＧ単位セルに含まれる共振回路部分の等価回路を示している。図４において、各記号は以下のとおりである。下記以外の記号は上述の通りである。Ｃ_EBG-STUBおよびＬ_EBG-STUBによって、対策したいノイズの周波数が決定される。
Ｃ_EBG-STUB：金属銅箔テープのスタブ配線とシステムグランドとの容量
Ｌ_EBG-STUB：金属銅箔テープのスタブ配線の寄生インダクタンス
Ｌ_TAPE：金属銅箔テープの寄生インダクタンス

本開示の金属箔テープは、所望の長さに切断して使用され、ノイズ発生部分を正確に特定せずにある程度無作為に貼り付けても、システムに流れるノイズに対してはＬＣのフィルタを構成する。すなわち、金属箔に加工されたＥＢＧ構造領域によってインダクタンス（Ｌ）の値およびキャパシタンス（Ｃ）の値を制御することで、金属箔テープに流れる高周波電流を制御し、電磁波を減衰させる。その結果、金属箔テープがアンテナとなってノイズを放出しなくなる（金属箔自体がノイズ源にならない）。

本開示の金属箔テープは、印刷配線板の電源プレーンに電気的に接続すると、装置（印刷配線板）で発生するノイズ自体を抑制することができる。本開示の金属箔テープを印刷配線板の電源プレーンに電気的に接続する方法としては、上記の導電性接着層以外にも、はんだ、スポット溶接、導電ペーストなどを用いて接続してもよい。さらに、本開示の金属箔テープは、低周波のノイズだけでなく高周波のノイズについても、効率よく抑制することができる。

本開示の金属箔テープは、上述の実施形態に限定されない。上述の実施形態においては、ＥＢＧ単位セルとして二次元ＩＤＥ−ＥＢＧ単位セルまたはオープンスタブ型のＥＢＧ単位セルが採用されている。しかし、ＥＢＧ単位セルの形状は限定されない。対策するノイズ、貼り付ける対象物などに応じて、一次元ＩＤＥ−ＥＢＧ単位セルなど他のＥＢＧ単位セルを採用してもよい。

上述の実施形態において、絶縁層は金属箔の一方の表面にのみ形成されている。しかし、絶縁層は金属箔の両表面に形成し、両面テープのように使用してもよい。さらに、絶縁層として絶縁性粘着層を採用する場合、絶縁性粘着層の表面に、粘着性を保護するための保護フィルムを設けてもよい。保護フィルムは、金属箔テープの使用時に剥離される。導電性接着層を形成する場合も、金属箔の両表面に形成してもよく、導電性接着層の表面に保護フィルムを設けてもよい。

さらに、はんだ、スポット溶接、導電ペーストなどを用いて、本開示の金属箔テープの両面に、印刷配線板の電源プレーンを電気的に接続してもよい。

１、１’ 金属箔テープ
２金属箔
２１、２１’ ＥＢＧ構造領域
２２、２２’ 非ＥＢＧ構造領域
２１１ＥＢＧ単位セル
２１ａブランチ
２１ｂ櫛形電極
３絶縁層

Claims

ＥＢＧ構造領域と非ＥＢＧ構造領域とを含む金属箔と、
金属箔の少なくとも一方の表面に形成された絶縁層と、
を含み、
絶縁層がＥＢＧ構造領域に形成されている金属箔テープ。
前記金属箔の少なくとも一方の表面に形成された導電性接着層をさらに含み、
導電性接着層が非ＥＢＧ構造領域に形成されている請求項１に記載の金属箔テープ。
前記ＥＢＧ構造領域を構成しているＥＢＧ単位セルが、単層構造を有している請求項１または２に記載の金属箔テープ。
前記ＥＢＧ構造領域を構成しているＥＢＧ単位セルが、二次元櫛形電極のＥＢＧ単位セルである請求項１〜３のいずれかに記載の金属箔テープ。
前記ＥＢＧ構造領域を構成しているＥＢＧ単位セルが、オープンスタブのＥＢＧ単位セルである請求項１〜３のいずれかに記載の金属箔テープ。
前記金属箔が銅箔である請求項１〜５のいずれかに記載の金属箔テープ。
金属箔テープを、印刷配線板の電源プレーンに電気的に接続するように貼り付けるノイズ抑制方法であって、
金属箔テープが、ＥＢＧ構造領域と非ＥＢＧ構造領域とを含む金属箔と、金属箔の少なくとも一方の表面に形成された絶縁層とを含み、絶縁層がＥＢＧ構造領域に形成されており、
金属箔の非ＥＢＧ構造領域と印刷配線板の電源プレーンとが電気的に接続している、
ことを特徴とするノイズ抑制方法。
前記金属箔の非ＥＢＧ構造領域と前記印刷配線板の電源プレーンとが、導電性接着層、はんだ、スポット溶接または導電ペーストによって接続されている請求項７に記載のノイズ抑制方法。